哈工程张阿漫教授独创方程助力勘探深海

来源：生活报网
时间：2023-08-21 03:47:09

张阿漫教授在上课

生活报讯（朱虹记者吕晓艳）记者从哈尔滨工程大学获悉，日前，我国开展的水下大尺度高压气泡试验取得圆满成功，哈尔滨工程大学张阿漫教授创立的气泡统一方程作为本次试验的核心理论，再次得到验证。今年3月，这一方程发表于国际流体力学期刊《流体物理》，在气泡动力学领域产生了波及深远的冲击效应。

住进实验室十年耕耘探明规律

(资料图片仅供参考)

1917年、1949年，诺贝尔物理学奖获得者瑞利和科学家普勒赛特等人先后建立并完善了不可压缩流场中单气泡脉动方程，但该方程仅预测了理想状态下的气泡运动规律。1956年，美国科学院院士凯勒等人在瑞利方程基础上，推导了可压缩流场中单气泡脉动方程，被广泛应用。

18年前，张阿漫在研究水下大尺度气泡动力学行为时，发现经典气泡方程的理论预测结果与物理实验之间仍存在较大偏差，为了找到其中的原因，张阿漫住进了实验室。

2006年至2016年，张阿漫不断加深对气泡的认识，逐渐发现了前两个方程的局限性：“气泡在水中不仅会原地脉动，还会受到边界、多气泡、重力、环境流场等物理因素的严重影响，发生可压缩迁移运动，要想更精确探寻气泡运动规律，就要搞清楚气泡在可压缩性流场中的迁移效应。”

笔记超15万字

独创方程获重大突破

张阿漫希望通过数学公式解释气泡运动的物理现象，将影响气泡运动的所有复杂物理因素统一到一个方程中。起初，张阿漫也如他人一样，在前人的方程上不断做修复，但总是事与愿违。于是，他有了大胆的想法：开辟新思路，开创属于自己的气泡动力学方程！数年来，张阿漫总是随身携带笔记本，一有好的想法就记下来，笔记超过15万字，推导公式的演算纸摞起来常常有半米高。

终于，张阿漫以更高效率和质量推演出了一个简洁、优美、对称的方程，经过不同源、不同尺度和不同环境下的上百次气泡实验，证实了该方程的精确性和优越性。“张阿漫教授这一方程摆脱了传统方程的限制，是气泡理论上的重大突破，在海洋、机械、医学和生命科学等诸多领域均具有重要的理论和应用价值。”武汉大学季斌教授表示。

研究成果助力

找出下一个“南海”

研究气泡理论18年的张阿漫初心从未改变，要服务于国家战略。气泡统一方程不仅能在理论上更加精准地预测气泡动力学行为，还能作为指导实验的数学方程，预测新的物理现象，尤其在深海勘探、水下气泡动力学、跨介质动力学等领域，都能发挥重要作用。

深海勘探是国家“海洋强国”战略的重要组成部分，近期，在我国南海某海域，以气泡统一方程为核心理论指导的深海勘探试验正在进行，自主研发的高压气枪在物探船的牵引下，呈现出经过方程精准计算过的列阵。高压气枪阵列向海底精准发出压力波，通过对回弹反射波的分析，实验人员可以测算出海底是否有可燃冰、石油等珍贵海洋资源。据张阿漫介绍，哈尔滨工程大学目前正在设计研发超深海勘探的新型低频大容量高压气枪。“低频气枪意味着可以探测得更深更远，获得高精度的反射波信号，帮助我们在南海下面再找出一个‘南海’。”

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